KR20010082722A - Electron-Emitting Source, Electron-Emitting Module, and Method of Manufacturing Electron-Emitting Source - Google Patents

Electron-Emitting Source, Electron-Emitting Module, and Method of Manufacturing Electron-Emitting Source Download PDF

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Abstract

PURPOSE: To provide a field emission type cold cathode electron emission source of improved uniformity in electron emission, and its production method. CONSTITUTION: The electron emission source 10 is equipped with a substrate 11 with a number of through holes 13 made of a material with metal as the main component, which serves as a nucleus of formation of nanotube-shaped fiber and, a film 12 made of the nanotube-shaped fiber disposed on the surface of the substrate 11 and on a wall of penetrating hole 14. The source 10 is made of iron or alloy including iron. The producing procedure of the source 10 is as follows; Substrate 11 having a number of through holes 13 is heated and held at a certain temperature in a material gas atmosphere in which a gas composed of carbonaceous compounds is contained in a certain concentration. Nanotube-shaped fiber made of carbon is made to grow on the surface of the substrate 11 and the wall of the through hole 14 into a curled state. Then a film 12 is formed to cover the substrate 11 and the through hole 14.

Description

전자 방사원, 전자 방사 모듈 및 전자 방사원 제조 방법{Electron-Emitting Source, Electron-Emitting Module, and Method of Manufacturing Electron-Emitting Source}Electron-Emitting Source, Electron-Emitting Module, and Method of Manufacturing Electron-Emitting Source}

본원 발명은 전자 방사원에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자 방사의 균일성이 향상된 전기장 방사형 전자 방사원과, 전자 방사모듈 및 전자 방사원 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electron radiation source, and more particularly to an electric field radiation type electron radiation source with improved uniformity of electron radiation, and an electron radiation module and an electron radiation source manufacturing method.

최근에, 탄소 나노튜브(carbon nanotubes)를 사용하는 전기장 방사형 전자 방사원이 FED(Field Emission DIsplay: 전기장 방사 표시장치) 또는 진공형광 표시장치와 같은 형광 표시장치에서 전자방사원으로서 주목 받고 있다. 탄소 나노튜브에서, 단일의 흑연층이 실린더형으로 폐쇄되어 있고, 5개의 부분으로 된 링이 실린더의 말단에 형성되어 있다. 이러한 탄소 나노튜브는 10nm-50nm 사이의 매우 작은 전형적인 직경을 갖고 있기 때문에, 약 100V의 전기장이 가해지면, 그 말단에서 전자를 전기장에 의해 방출시키게 된다. 탄소 나노튜브는 상술한 단일층 구조로 분류되기도 하며 망원경의 경통 구조(telescopic structure)를 형성할 수 있도록 복수의 흑연층이 적층되어 실린더형으로 폐쇄된 동일한 축을 갖는 다층 구조로 분류된다. 전자 방사원을 형성할 수가 있도록 어느 종류의 상기 탄소 나노튜브가 사용될 수도 있다.Recently, field emission electron radiation sources using carbon nanotubes have attracted attention as electron radiation sources in fluorescent displays such as field emission displays (FEDs) or vacuum fluorescent displays. In carbon nanotubes, a single graphite layer is closed in a cylindrical shape, and a five part ring is formed at the end of the cylinder. Since these carbon nanotubes have a very small typical diameter between 10 nm and 50 nm, when an electric field of about 100 V is applied, electrons are emitted by the electric field at their ends. Carbon nanotubes are also classified as the single layer structure described above, and are classified into a multilayer structure having the same axis in which a plurality of graphite layers are stacked and closed in a cylindrical shape so as to form a telescopic structure of a telescope. Any kind of the carbon nanotube may be used to form an electron radiation source.

일반적인 형태의 탄소 나노튜브를 사용하는 자기장 방출형 전자 방사원은 다수의 탄소 나노튜브가 배열된 평편한 기판 전극으로 형성된다. 이러한 기판 전극과 기판 전극과 대향되게 배치된 메쉬 형태 전자 유도 전극을 가로질러 고전압이 인가되면, 전기장이 탄소 나노튜브의 말단에 집중되어 나노튜브의 말단에서 전자가 방사된다. 만일, 전자 방사의 균일성이 불량할 경우, 불균일한 발광이 발생하게 된다. 따라서, 탄소 나노튜브가 기판 전극상에 균일하게 배열되는 것이 요구된다.A magnetic field emission electron radiation source using a common type of carbon nanotubes is formed of a flat substrate electrode in which a plurality of carbon nanotubes are arranged. When a high voltage is applied across the substrate electrode and the mesh-shaped electron induction electrode disposed opposite to the substrate electrode, the electric field is concentrated at the end of the carbon nanotubes to emit electrons at the end of the nanotubes. If the uniformity of electron emission is poor, nonuniform light emission will occur. Therefore, it is required that the carbon nanotubes be uniformly arranged on the substrate electrode.

이와 같은 전자 방사원을 형성하기 위해서, CVD(Chemical Vapor Deposition: 화학기상증착)을 사용하여 평판형 기판상에 탄소 나노튜브를 직접 형성하는 방법이 제안되었다. 이와 같은 방법에 따르면, 상기 기판의 표면으로부터 거의 직각으로 연장 형성되고 상기 기판상에 균일하게 형성된 탄소 나노튜브로 제작된 전자 방사원은 제작할 수가 있다.In order to form such an electron radiation source, a method of directly forming carbon nanotubes on a flat substrate using CVD (Chemical Vapor Deposition) has been proposed. According to this method, an electron radiation source made of carbon nanotubes which are formed extending substantially at right angles from the surface of the substrate and formed uniformly on the substrate can be produced.

상기 기판의 표면상에서 탄소 나노튜브를 직접 형성함으로서 얻어지는 종래의 전자 방사원에는, 그러나, 돌출부 또는 요부와 같은 불균일한 부분이 존재하게 된다. 이 경우에, 전기장 전자 방사를 얻을수 있도록 평행한 전기장이 인가되는 경우에, 전기장이 상기 불연속적인 부분에 집중되어 국부적인 전자 방사를 야기하고, 상기 형광 표시장치에 불균일한 발광을 발생시키게 된다.Conventional electron radiation sources obtained by directly forming carbon nanotubes on the surface of the substrate, however, have non-uniform portions such as protrusions or recesses. In this case, when a parallel electric field is applied to obtain an electric field electromagnetic radiation, the electric field is concentrated on the discontinuous portion, causing local electron radiation, and causing uneven light emission in the fluorescent display device.

자기장의 힘이 상기 발광을 향상시킬수 있도록 증가되는 경우에, 상기 국부적인 부분의 전자 방사 밀도가 이러한 국부적인 부분의 허용 가능한 한계를 초과하고 상기 국부적인 부분을 파괴하고, 새로운 자기장 집중 부분이 상기 파괴된 부분의 주위에 형성된다. 결과적으로, 파괴가 연속적으로 발생하게 된다. 이는 전기장 전자 방사를 형광표시장치에 인가하는데 있어서 커다란 문제점으로 대두되고 있다.If the force of the magnetic field is increased to enhance the light emission, the electron emission density of the local part exceeds the allowable limit of this local part and destroys the local part, and a new magnetic field concentration part destroys the local part. Is formed around the part. As a result, breakage occurs continuously. This is a big problem in applying electric field electron radiation to the fluorescent display device.

본 발명의 목적 높은 전류 밀도를 갖는 균일한 전기장 방출 전자 방사를 얻을 수 있는 전자 방사 공급원과 전자 방사 모듈과, 전자 방사 공급원을 제조 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an electron emission source, an electron emission module and an electron emission source capable of obtaining uniform electric field emission electron radiation having a high current density.

본 발명의 다른 목적은 전기장의 힘이 증가되어도 파손되지 않는 전자 방사원과, 전자 방사모듈과 전자 방사원 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electron radiation source that does not break even when the force of an electric field is increased, and an electron radiation module and an electron radiation source manufacturing method.

도 1A는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자 방사원의 평면도이다.1A is a plan view of an electron radiation source according to a first embodiment of the present invention.

도 1B는 도 1A에 도시된 전자 방사원의 선분 Ⅰ-Ⅰ에 따른 단면도이다.FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line I-I of the electron radiation source shown in FIG. 1A.

도 2는 도 1A와 도 1B에 도시된 전자 방사원의 기판상에 형성된 코팅 필름의 전자 현미경 사진이다.FIG. 2 is an electron micrograph of a coating film formed on the substrate of the electron radiation source shown in FIGS. 1A and 1B.

도 3은 도 1A와 도 1B에 도시된 전자 방사원의 기판상에 형성된 코팅 필름의 확대된 전자 현미경 사진이다.3 is an enlarged electron micrograph of a coating film formed on the substrate of the electron radiation source shown in FIGS. 1A and 1B.

도 4는 도 1A와 도 1B에 도시된 전자 방사원의 전자 방사 밀도의 분포를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the distribution of electron emission densities of the electron radiation sources shown in FIGS. 1A and 1B.

도 5는 도 1A와 도 1B에 도시된 전자 방사원이 적용된 진공형광표시 장치의 종단면도이다.5 is a longitudinal cross-sectional view of the vacuum fluorescent display device to which the electron radiation source illustrated in FIGS. 1A and 1B is applied.

도 6은 도 1A와 도 1B에 도시된 전자 방사원의 코팅 필름 형성에 사용되는 제작 장치의 개략적인 배치를 나타내는 개략도이다.FIG. 6 is a schematic view showing a schematic arrangement of a manufacturing apparatus used for forming a coating film of the electron radiation source shown in FIGS. 1A and 1B.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방사원을 구성하는 기판의 표면상에 형성된 코팅 필름의 전자 현미경 사진이다.7 is an electron micrograph of a coating film formed on the surface of the substrate constituting the electron radiation source according to the second embodiment of the present invention.

도 8은 도 7에 도시된 나노튜브 섬유의 형상을 나타내는 전자 현미경 사진이다.FIG. 8 is an electron micrograph showing the shape of the nanotube fibers shown in FIG. 7.

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방사원의 코팅 필름 형성에 사용되는 제작장치의 개략적인 배치를 나타내는 개략도이다.9 is a schematic view showing a schematic arrangement of a manufacturing apparatus used to form a coating film of an electron radiation source according to a second embodiment of the present invention.

도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명Brief description of the main parts of the drawing

11: 기판 12: 코팅 필름 13: 통과공11: substrate 12: coating film 13: through hole

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 주요 구성 요소로서 나노튜브 섬유의 성장핵 역할을 하는 금속을 포함하는 재료로 제작되고 복수개의 통과공을 갖는 기판과, 상기 기판의 표면과 통과공의 벽표면에 형성된 나노튜브 섬유에 의해 구성된 코팅 필름이 제공된다.According to the present invention for achieving the object of the present invention, a substrate made of a material containing a metal serving as the growth nucleus of the nanotube fibers as a main component and having a plurality of through holes, the surface and the through holes of the substrate There is provided a coating film composed of nanotube fibers formed on the wall surface of the substrate.

본 발명은 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1A 및 도 1B는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자 공급원을 나타낸다. 도 1A에 도시된 바와같이, 전자 공급원(10)은 주요 구성 요소인 나노튜브 섬유의 성장핵으로 작용하는 금속으로 제작되고 다수의 통과공(13)을 갖는 격자와 유사한기판(이하 기판으로 칭함)(11)과, 상기 기판(11)의 표면을 이루는 금속 격자 부분의 표면(노출면)과 상기 통과공(13)의 벽표면(14)을 감싸는 나노튜브 섬유에 의해 구성되는 코팅 필름(12)을 가지고 있다.1A and 1B show an electron source according to a first embodiment of the present invention. As shown in Fig. 1A, the electron source 10 is made of a metal that acts as a growth nucleus of a nanotube fiber, which is a major component, and is similar to a lattice-like substrate having a plurality of through holes 13 (hereinafter referred to as a substrate). (11) and a coating film (12) composed of nanotube fibers surrounding the surface (exposed surface) of the metal lattice portion forming the surface of the substrate (11) and the wall surface (14) of the through hole (13). Have

상기 기판(11)은 철 또는 철 함유 합금으로 제조되고 0.05mm-0.20mm의 두께를 갖는다. 0.05mm-0.2mm의 폭을 갖는 사각 통과공은 매트릭스 형태로 배치되어 격자와 유사와 기판(11)을 형성한다. 상기 통과공(13)의 배치는 이러한 형상에 한정되지는 않고, 코팅 필름(12)의 분포가 될 수 있는 어떠한 형상이라도 가능하다. 통과공(13)의 개구 형상은 사각으로 한정되지 않으며, 통과공(13) 개구의 크기는 동일할 필요가 없다.The substrate 11 is made of iron or an iron containing alloy and has a thickness of 0.05 mm-0.20 mm. Square through holes having a width of 0.05 mm-0.2 mm are arranged in the form of a matrix to form a substrate 11 and similar to the lattice. The arrangement of the through holes 13 is not limited to these shapes, and may be any shape that can be a distribution of the coating film 12. The opening shape of the through hole 13 is not limited to the quadrangle, and the size of the opening of the through hole 13 need not be the same.

예를 들면, 통과공(13)의 개구는 삼각형, 사각형, 육각형과 같은 다각형일 수도 있고, 상기 다각형의 코너가 라운드 처리되어 형성된 원형 또는 타원형이 될 수도 있다. 기판(11)의 금속 부분의 종단면 형상은 도 1B에 도시된 사각형으로 한정되지는 않고, 곡선에 의해 형성되는 원형 또는 타원형, 삼각형, 사각형, 또는 육각형과 같은 다각형, 또는 이러한 다각형의 코너를 라운드 처리하여 형성된 어떠한 형상도 될 수가 있다. 상기 기판(110의 두께가 비록 0.05mm-0.20mm이지만 상기 통과공(13)의 개구는 0.05mm-0.20mm의 폭을 갖으며, 본 발명은 상기 치수에 의해 한정되지는 않는다.For example, the opening of the through hole 13 may be a polygon such as a triangle, a rectangle, or a hexagon, or may be a circle or an ellipse formed by rounding a corner of the polygon. The longitudinal cross-sectional shape of the metal part of the substrate 11 is not limited to the rectangle shown in FIG. 1B, but is a round or oval formed by a curve, a polygon such as a triangle, a square, or a hexagon, or a corner of the polygon is rounded. Can be formed in any shape. Although the thickness of the substrate 110 is 0.05mm-0.20mm, the opening of the through hole 13 has a width of 0.05mm-0.20mm, and the present invention is not limited by the above dimensions.

상기 코팅 필름(12)을 구성하는 상기 나노튜브 섬유는 약 10nm 또는 그 이상의 두께와 약 1μm 이하의 두께를 갖으며, 1μm 또는 그 이상의 길이와 100μm 또는 그 이하의 길이를 가지며, 탄소 소재로 제조된다. 나노튜브 섬유가 단일의 층으로 형성된 탄소 나노튜브일 경우에 그 자체로서 충분한데, 상기 각각의 나노튜브는 단일의 흑연층이 실린더형으로 폐쇄되어 있고, 5개의 부분으로된 링이 상기 실린더의 말단에 형성되어 있다. 이와는 다른 실시 형태로서 나노튜브 섬유는 동축의 다층 탄소 나노튜브일 수도 있는데, 상기 각각의 나노튜브는 복수개의 흑연층이 다수 적층되어 망원경 경통 구조를 이루며, 각각 실린더형으로 폐쇄된 중공의 흑연 튜브이고, 이들 각각의 튜브는 결함을 발생시키는 무질서한 구조이며 탄소로 채워진 흑연 튜브이다. 이와는 다른 실시형태로서, 상기 나노튜브는 이러한 구조를 혼합적으로 갖을 수도 있다.The nanotube fibers constituting the coating film 12 have a thickness of about 10 nm or more and a thickness of about 1 μm or less, a length of 1 μm or more and a length of 100 μm or less, and are made of a carbon material. . If the nanotube fibers are carbon nanotubes formed in a single layer, they are sufficient on their own, with each nanotube having a single graphite layer closed in a cylindrical shape and a five-part ring terminated at the end of the cylinder. It is formed in. In another embodiment, the nanotube fibers may be coaxial multilayer carbon nanotubes, each nanotube having a plurality of graphite layers stacked to form a telescopic tube structure, each of which is a hollow cylindrical tube closed in a cylindrical shape. Each of these tubes is a disordered structure that causes defects and is a carbon filled graphite tube. In another embodiment, the nanotubes may have a mixed structure.

상기 나노튜브 섬유 각각은 상기 기판(11)의 표면 또는 상기 통과공(13)의 벽표면(14)에 연결된 일단을 갖거나, 도 2, 3에 도시된 바와 같이 구부러져 있거나 다른 나노튜브 섬유와 같이 얽혀 있다. 상기 코팅 필름(12)은 10μm-30μm의 길이와 0.05mm-0.20mm의 두께로 상기 기판(11)의 표면을 감싸서 부드러운 곡선 표면을 형성한다. 도 2, 3은 전자 현미경 사진을 도시하고 있는데, 이들 도면에서 상기 기판(11)을 감싸는 코팅 필름(12)이 각각 600배 및 60,000배로 확대되어 있다.Each of the nanotube fibers has one end connected to the surface of the substrate 11 or the wall surface 14 of the through hole 13, or bent as shown in FIGS. 2 and 3, or like other nanotube fibers. Entangled. The coating film 12 surrounds the surface of the substrate 11 with a length of 10 μm-30 μm and a thickness of 0.05 mm-0.20 mm to form a smooth curved surface. 2 and 3 show electron micrographs, in which the coating film 12 surrounding the substrate 11 is enlarged 600 times and 60,000 times, respectively.

이하, 이러한 배열을 갖는 상기 전자 방사원의 전자 방사의 균일성은 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4에서, 도 5에 도시된 진공형광 표시장치의 음극 어셈블리(106)의 전자방사 균일성이 40μm 간격으로 표시된 측정점에서 전류 밀도가 X, Y 방향으로 표시되어 있다. 이 그래프에 도시된 전류 밀도의 범위는 0mA/cm2-15A/cm2이다. 도 4에 도시된 전자 방사 밀도의 균일성은 종래의 산화물로코팅된 필라멘트로 형성된 열 음극의 전류 밀도와 일치한다. 이는 본 발명의 전자 방사원의 효과를 증명한다.Hereinafter, the uniformity of the electron emission of the electron radiation source having such an arrangement will be described with reference to FIG. 4. In FIG. 4, the current density is indicated in the X and Y directions at the measurement points where the electron radiation uniformity of the cathode assembly 106 of the vacuum fluorescent display shown in FIG. The current density range shown in this graph is 0 mA / cm 2 -15 A / cm 2 . The uniformity of the electron emission density shown in FIG. 4 coincides with the current density of the thermal cathode formed from conventional oxide coated filaments. This demonstrates the effect of the electron radiation source of the present invention.

도 5에 도시한 바와 같이, 이러한 측정에 사용된 음극 어셈블리(106)는 세라믹 기판(106a)과, 상기 세라믹 기판(106a)의 중앙부에 장착된 장방형의 평행 육면체 형태의 스테인리스 스틸 소재의 캡(cap)으로 형성된 기판 전극(106b)와, 상기 기판 전극상에 위치된 전자 방사원(10)과, 상기 기판 전극(106b)을 감쌀수 있도록 상기 세라믹 기판(106a)에 고정된 장방형의 평행 육면체 형태의 스테인리스 스틸 소재의 격자 하우징(106c)과 전자 방사원(10)로 구성된다. 상기 격자 하우징(106c)은 상기 전자 방사원(10)에 대향하는 상부면의 중앙부에 6mm의 주축과 4mm의 보조축을 갖는 돔형의 메쉬 격자(mesh grid)(106d)를 갖는다.As shown in FIG. 5, the cathode assembly 106 used for this measurement includes a ceramic substrate 106a and a cap made of a stainless steel material in the form of a rectangular parallelepiped mounted in the center of the ceramic substrate 106a. A rectangular parallelepiped stainless steel fixed to the ceramic substrate 106a so as to surround the substrate electrode 106b, the electron radiation source 10 located on the substrate electrode, and the substrate electrode 106b. It consists of the grating housing 106c and the electron radiation source 10 of steel materials. The grating housing 106c has a domed mesh grid 106d having a main axis of 6 mm and an auxiliary axis of 4 mm at the center of the upper surface facing the electron radiation source 10.

상기 구조에 있어서, 고전압이 진공에 배치된 음극 어셈블리(106b)의 기판 전극(106b)과 하우징(106c)을 가로질러 인가되면, 전자 방사원(10)으로부터 방출된 전자는 상기 전자 방사원(10)과 대향하고 있는 격자 하우징(106c)의 메쉬 격자(106d)를 통하여 방사된다.In the above structure, when a high voltage is applied across the substrate electrode 106b and the housing 106c of the cathode assembly 106b disposed in a vacuum, the electrons emitted from the electron radiation source 10 and the electron radiation source 10 It radiates through the mesh grid 106d of the opposing grid housing 106c.

전자 방사원(10)은 음극으로 작용하는 상기 기판 전극(106b)에 스폿 용접되어 있고, 상기 전자 방사원(10)과 상기 메쉬 격자(106d) 사이의 거리는 0.4mm로 설정되어 있다. 상기 메쉬 격자(106d)은 다수의 20μm 직경을 갖는 통과공에 의해 형성된다. 이러한 치수는 1.1×10-6Pa 진공에서 상기 음극어셈블리(106)를 위치시키고, 0V에서 상기 기판 전극(106b)을 세팅하며, 150μsec의 펄스폭과 100Hz의 주파수을 갖는 양전압 2,950V를 상기 격자 하우징(106c)에 인가하는 조건에서 구성되었다.The electron radiation source 10 is spot welded to the substrate electrode 106b serving as a cathode, and the distance between the electron radiation source 10 and the mesh grating 106d is set to 0.4 mm. The mesh grating 106d is formed by a through hole having a plurality of 20 μm diameters. This dimension places the cathode assembly 106 at 1.1 × 10 −6 Pa vacuum, sets the substrate electrode 106b at 0V, and positive voltage 2,950V with a pulse width of 150 μsec and a frequency of 100 Hz. It was comprised on the conditions applied to (106c).

이하, 상기 전자 방사원의 전자방사의 균일성 측정에 사용되는 진공형광 표시장치를 상세하게 기술한다. 본 발명의 전자 방사원이 적용되는 진공형광 표시장치는, 도 5에 도시된 바와 같이, 전면 글라스 부재(102)가 저융점 플릿 글라스(103)의 접착에 의해 상기 실린더형의 글라스 벌브(101)에 고정되어 진공 용기(봉지체)를 형성하게 된다. 전자 방사 부분을 형성하는 형광 스크린(104)과 양극 어셈블리(105)와, 음극 어셈블리(106)는 상기 진공 용기에 배치되어 있다.Hereinafter, a vacuum fluorescent display device used for measuring the uniformity of electron emission of the electron radiation source will be described in detail. In the vacuum fluorescent display device to which the electron radiation source of the present invention is applied, as shown in FIG. 5, the front glass member 102 is attached to the cylindrical glass bulb 101 by adhesion of the low melting flit glass 103. It is fixed to form a vacuum container (encapsulation body). The fluorescent screen 104 and anode assembly 105 and cathode assembly 106 forming the electron emitting portion are disposed in the vacuum vessel.

전면 글라스 부재(102)은 그 전면부의 중앙부에서 볼록 렌즈와 같은 구형부(102a)와 그 주면부에서 플랜지 형태의 계단부(102b)를 갖는다. 상기 글라스 부재(102)의 내면은 Y2O2S : Tb＋Y2S2: Eu의 형광 혼합물로 코팅되어 있는데, 이 혼합물은 백색광을 방사하며, 형광 스크린(104)을 형성한다. 상기 전면 글라스 부재(102)의 내주변부는 부분적으로 요부(도시되지 않음)를 형성한다. 이 요부에서 상기 형광 스크린(104)이 형성되어 있지 않고, 알루미늄 금속-흑색 필름이 형성되어 있다.The front glass member 102 has a spherical portion 102a such as a convex lens at the center portion of the front portion thereof and a stepped portion 102b in the form of a flange at its main surface portion. The inner surface of the glass member 102 is coated with a fluorescent mixture of Y 2 O 2 S: Tb + Y 2 S 2 : Eu, which emits white light and forms a fluorescent screen 104. The inner periphery of the front glass member 102 forms a recess (not shown). In this recess, the fluorescent screen 104 is not formed, and an aluminum metal-black film is formed.

탄력적인 스테인리스 스틸 소재의 접촉편(107a)의 일단은 상기 요부에 삽입되어 있으며, 탄소 또는 은과 플릿 글라스의 혼합물로 제조된 전도성 접착 재료로 접착되어 상기 알루미늄 금속-흑색 필름(107)에 고정되어 있다. 접촉편(107a)의 타단은 상기 글라스 벌브(101)의 내벽면을 향하여 연장되어 있다. 플랜지 형태의계단부(102b)를 갖는 전면 글라스 부재(102)는 약 20mm의 직경과 약 50mm의 길이를 갖는 상기 글라스 벌브(101)의 개구에 끼워지며, 저융점 플릿 글라스(103)에 의해서 상기 개구에서 고정된다. 상기 글라스 벌브(101)의 하부는 소기 파이프(108a)과 일체로 형성된 글라스 스템(108)으로 구성되며, 리드 핀(lead pins)(109a-109c)은 상기 글라스 스템(108)에 삽입되어 있다. 양극 리드(110)는 상기 리드핀(109a)의 내부 말단부에 용접에 의해 고정된 일단을 갖으며, 상기 실린더형 양극 어셈블리(전자 가속 전극)(105)에 용접에 의해 고정되어 있고, 상기 글라스 벌브(101)의 상부에 고정된 타단을 갖는다.One end of the resilient stainless steel contact piece 107a is inserted into the recess and bonded to the aluminum metal-black film 107 by being bonded with a conductive adhesive material made of carbon or a mixture of silver and flit glass. have. The other end of the contact piece 107a extends toward the inner wall surface of the glass bulb 101. The front glass member 102 having the flange-shaped staircase 102b fits into an opening of the glass bulb 101 having a diameter of about 20 mm and a length of about 50 mm, and is formed by the low melting point flit glass 103. It is fixed at the opening. The lower part of the glass bulb 101 is composed of a glass stem 108 formed integrally with the scavenging pipe 108a, and lead pins 109a-109c are inserted into the glass stem 108. The anode lead 110 has one end fixed by welding to the inner end portion of the lead pin 109a, and is fixed by welding to the cylindrical anode assembly (electron acceleration electrode) 105 and the glass bulb. It has the other end fixed to the upper part of 101.

상기 양극 어셈블리(105)는 스테인레스 스틸 소재의 금속 와이어를 약 0.5mm의 와이어 직경을 갖는 링형으로 구부려서 제작되는 링형의 양극(105a)과, 상기 링형 양극(105a)의 외주면상에 약 0.01mm-0.02mm의 두께를 갖는 장방형의 스테인레스 스틸 소재의 판을 감고, 중첩된 부분의 두점을 용접함으로서 형성되는 실린더형 양극(105b)으로 구성된다.The anode assembly 105 is a ring-shaped anode 105a manufactured by bending a metal wire made of stainless steel into a ring shape having a wire diameter of about 0.5mm, and about 0.01 mm-0.02 on the outer circumferential surface of the ring-shaped anode 105a. It consists of a cylindrical anode 105b formed by winding a plate of rectangular stainless steel material having a thickness of mm and welding two points of the overlapped portions.

접촉편(107a)의 일단은 알루미늄 소재의 금속-흑색 필름에 고정되어 있다. 상기 접촉편(107a)의 타단은 상기 실린더형 양극(105b)의 외면과 접촉된 상태에 있다. 링형의 양극(105a)은 양극 리드(110)의 말단 소정 부위에 용접되어 있고, 실린더형 양극(105b)은 그 내측에서 양극 리드(110)의 가장 말단에 용접되어 있다. 바륨 케터(Ba getter)(105c)는 상기 링형의 양극(105a)에 용접되어 있다.One end of the contact piece 107a is fixed to a metal-black film made of aluminum. The other end of the contact piece 107a is in contact with the outer surface of the cylindrical anode 105b. The ring-shaped anode 105a is welded to the terminal predetermined part of the anode lead 110, and the cylindrical anode 105b is welded to the outermost end of the anode lead 110 inside. A barium getter 105c is welded to the ring-shaped anode 105a.

음극 리드(111b, 111c) 각각은 리드핀(109b, 109)의 일단에 상응하는 내측 말단에 용접에 의해 고정되는 일단과, 음극 어셈블리(106a)의 소정 부위에 상응하는 부분에 용접에 의해 고정된 타단을 가지고 있다. 보다 상세하게는, 음극 어셈블리(106a)를 구성하는 캡형의 기판 전극(106b)은 상기 세라믹 기판(106a)에 형성된 통과공을 통과하는 세라믹 기판(106a)로부터 하방으로 돌출하는 기판 전극의 다리(도시되지 않음)를 꼬음으로서 상기 세라믹 기판(106a)에 부착된다. 상기 기판 전극(106b)의 다리는 상기 음극 리드(111c)의 타단에 용접되어 있다. 상기 음극 리드(111b)의 타단은 상기 음극 어셈블리(106)을 구성하는 격자 하우징(106c)에 용접되어 있다.Each of the negative electrode leads 111b and 111c has one end fixed by welding to an inner end corresponding to one end of the lead pins 109b and 109 and a part fixed by welding to a portion corresponding to a predetermined portion of the negative electrode assembly 106a. Has the other end. More specifically, the cap-shaped substrate electrode 106b constituting the cathode assembly 106a is a leg of the substrate electrode projecting downward from the ceramic substrate 106a passing through the through hole formed in the ceramic substrate 106a. To the ceramic substrate 106a. A leg of the substrate electrode 106b is welded to the other end of the cathode lead 111c. The other end of the negative electrode lead 111b is welded to the grating housing 106c constituting the negative electrode assembly 106.

도 5는 양극전극 어셈블리(105)와, 양극 리드(110)과, 음극 리드(111b, 111c)와, 리드 핀(109a-109c)과 소기 파이프(108a)를 도시하지 않고 있다.FIG. 5 does not show the anode electrode assembly 105, the anode lead 110, the cathode leads 111b and 111c, the lead pins 109a-109c and the scavenging pipe 108a.

이하, 상기 배열을 갖는 진공형광 표시장치의 동작을 기술한다.The operation of the vacuum fluorescent display having the above arrangement is described below.

먼저, 외부 회로는 전압을 리드핀(109b, 109c)에 인가하여, 고전압이 상기 음극 리드(111b, 111c)를 통하여 상기 기판 전극(106b)과 격자 하우징(106)을 가로질로 인가되도록 한다. 따라서, 전기장이 상기 기판 전극(106b)상에 위치된 전자 방사원(10)의 코팅 필름(12)을 구성하는 나노튜브 섬유에 균일하게 인가되어, 전자가 상기 나노튜브 섬유로부터 방출되고, 상기 격자 하우징(106c)의 메쉬 격자(106d)로부터 방사된다.First, an external circuit applies a voltage to the lead pins 109b and 109c so that a high voltage is applied across the substrate electrode 106b and the lattice housing 106 via the cathode leads 111b and 111c. Thus, an electric field is uniformly applied to the nanotube fibers constituting the coating film 12 of the electron radiation source 10 located on the substrate electrode 106b so that electrons are emitted from the nanotube fibers and the lattice housing It radiates from the mesh grating 106d of 106c.

이와 동시에, 외부 회로는 상기 리드 핀(109a)에 고전압을 인가하여 고전압이 양극 리드(110)→양극 어셈블리(105)(실린더형 양극(105))→접촉편(107)을 경유하여 알루미늄 소재의 금속-흑색 필름에 인가되도록 한다. 상기 메쉬 격자(106d)으로부터 방사된 전자는 실린더형 양극(105b)에 의해 가속되어 상기 알루미늄 소재의금속-흑색 필름(107)을 통하여 형광 스크린(104)에 충돌한다. 결과적으로, 형광 스크린(104)은 전자 충돌에 의해 여기되어 형광 스크린(104)을 형성하는 형광체에 상응하는 색깔의 빛을 방사한다. 형광 스크린(104)에 의해 생산된 빛은 전면 글라스 부재(104)응 통하여 이동되어 전면측의 구형 부분(102a)으로부터 방사됨으로써 빛의 방사에 의한 표시를 수행한다.At the same time, the external circuit applies a high voltage to the lead pin 109a so that the high voltage is made of aluminum material via the anode lead 110 → the anode assembly 105 (cylinder type anode 105) → the contact piece 107. It is applied to the metal-black film. Electrons emitted from the mesh lattice 106d are accelerated by the cylindrical anode 105b and impinge on the fluorescent screen 104 through the metal-black film 107 of the aluminum material. As a result, the fluorescent screen 104 emits light of a color corresponding to the phosphor that is excited by electron collision and forms the fluorescent screen 104. The light produced by the fluorescent screen 104 is moved through the front glass member 104 and radiated from the spherical portion 102a on the front side to perform display by the emission of light.

상기 설명에 있어서, 전자 공급원은 실린더형의 진공형광 표지장치에 적용되어 있다. 그러나, 본발명은,실린더형의 진공형광 표시장치에만 한정되지 않고, 전자 방사원은 평면진공표시장치 또는 FED용의 전자 공급원으로서 사용될 수도 있다. 이 경우에, 기판의 크기는 증가될 수도 있으며, 동일한 크기의 복수개의 기판이 설치될 수도 있다. 고정 패턴을 표시하는 경우에는, 상기 기판의 모양은 요구되는 패턴에 따라 변경될 수도 있다. 기판의 크기가 증가하는 경우에, 표시 표면적은 소수의 전자 방사 공급원으로도 증가될수 있어서, 제작 비용의 감소를 가져올 수가 있다. 복수개의 기판이 설치되거나 기판의 모양이 패턴의 모양에 따라서 변경되는 경우에, 전압이 필요 전극에만 인가될 수도 있어서 불필요한 전자 방사를 제거하여 전력 소비를 감소를 가져올 수가 있다.In the above description, the electron source is applied to a cylindrical vacuum fluorescent labeling device. However, the present invention is not limited to a cylinder type vacuum fluorescent display device, and an electron radiation source may be used as a flat vacuum display device or an electron supply source for an FED. In this case, the size of the substrate may be increased, and a plurality of substrates of the same size may be installed. In the case of displaying the fixed pattern, the shape of the substrate may be changed according to the required pattern. When the size of the substrate is increased, the display surface area can be increased even with a few electron emission sources, resulting in a reduction in manufacturing cost. In the case where a plurality of substrates are installed or the shape of the substrate is changed according to the shape of the pattern, a voltage may be applied only to the required electrode, thereby eliminating unnecessary electron radiation, thereby reducing power consumption.

이러한 실시예에 따르면, 전자 방사원을 구성하는 격자형 기판이 구부러지거나 서로 얽혀 있는 나노튜브 섬유로 감싸여져 그 표면을 부드럽게 형성하므로, 전기장이 균일하게 인가되게 된다. 이러한 격자형 기판이 형광표시 장치의 전자 공급원을 형성할 수 있도록 사용되는 경우에, 전기장에 의해 전자가 상기 나노튜브 섬유의 특정한 부분으로부터 방사될 뿐만이 아니라 나노튜브의 섬유로부터 균일하게 방사된다. 결과적으로, 전자 조사에 의한 형광 스크린의 빛 방사 밀도 분포는 상당히 균일해져서 표시의 품질을 향상시킨다.According to this embodiment, since the lattice-like substrate constituting the electron radiation source is bent or entangled with nanotube fibers and smoothly formed, the electric field is uniformly applied. When such a lattice substrate is used to form an electron source of a fluorescent display device, the electrons are not only emitted from a specific portion of the nanotube fibers by the electric field but also uniformly emitted from the fibers of the nanotubes. As a result, the light emission density distribution of the fluorescent screen by electron irradiation becomes fairly uniform to improve the display quality.

또한, 종래의 발광 품질과 동일한 발광 품질의 얻기 위한 형광 스크린의 전자 조사 밀도는 균일하고 낮게 유지된다 결과적으로, 전자의 조사가 일정하지 않을때 문제를 발생시키는 전류의 인가가 상대적으로 큰 부분에서의 빛 방사 효율의 때이른 악화는 일어나지 않고, 긴 수명을 갖는 고효율의 고품질 표면 방사가 얻어질 수가 있다.Further, the electron irradiation density of the fluorescent screen for obtaining the same luminescence quality as the conventional luminescence quality is kept uniform and low. As a result, the application of a current causing a problem when the irradiation of electrons is not constant is relatively large. No premature deterioration of light emission efficiency occurs, and high-efficiency high-quality surface radiation with a long lifetime can be obtained.

이하, 상기 전자 방사원 제조 방법을 기술한다.Hereinafter, the electron radiation source manufacturing method will be described.

기판(11)을 먼저 설명한다. 상기 기판(11)을 형성하는 재질은 전도성이고, 나노튜브 섬유의 형성 촉매로서 작용하는 재질을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 조건을 만족시키는 재료로서는 철, 니켈, 코발트 또는 철, 니켈, 코발트중 최소 어느 하나를 포함하는 금속 합금으로부터 선택되어지는 최소 하나의 요소를 포함한다. 후술하게될 열 CVD가 사용되는 경우에, 탄소로 제조된 나노튜브의 코팅 필름(12)은 하부 금속이 철 또는 철을 포함하는 합금으로 제조될 때만 형성된다. 따라서, 철 또는 철을 포함하는 합금이 사용된다.The board | substrate 11 is demonstrated first. The material for forming the substrate 11 is preferably conductive and includes a material that serves as a catalyst for forming nanotube fibers. Materials satisfying these conditions include at least one element selected from iron, nickel, cobalt or metal alloys including at least one of iron, nickel and cobalt. In the case where thermal CVD to be described later is used, the coating film 12 of nanotubes made of carbon is formed only when the lower metal is made of iron or an alloy containing iron. Therefore, iron or an alloy containing iron is used.

철이 선택되는 경우, 산업용 순철(99.6%의 순도를 갖는 철)이 사용된다. 이와 같은 순도는 특히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 97%, 99.9%의 순도를 갖는 철이 사용될 수도 있다. 철을 포함하는 합금에서와 같이, 예를 들면, SUS304, 42 합금, 42-6 합금과 같은 스테인레스 스틸이 사용될 수가 있다. 그러나, 본발명은 이와 같은 스테인레스 스틸에만 한정되는 것이 아니다. 본 발명의 실시예에서는,제작 비용과 입수 가능성을 고려하여 0.04mm-0.20mm의 두께를 갖는 42-6 합금 박판이 사용되었다.If iron is selected, industrial pure iron (iron with a purity of 99.6%) is used. Such purity is not particularly limited, and for example, iron having a purity of 97% and 99.9% may be used. As with alloys comprising iron, for example, stainless steel such as SUS304, alloy 42, 42-6 alloy can be used. However, the present invention is not limited to such stainless steel. In the embodiment of the present invention, a 42-6 alloy thin plate having a thickness of 0.04 mm-0.20 mm was used in consideration of manufacturing cost and availability.

이하, 기판(11)을 격자형으로 형성하는 방법을 설명한다. 격자형 기판(11)은 일반적인 포토에칭 기법에 의해 제작된다. 먼저, 내감광성 필름(photosensitive resist film)이 철 또는 철을 포함하는 합금 박판상에 형성되고, 소정의 패턴을 갖는 마스크를 사용하여 빛 또는 자외선으로 노광 및 현상하고 이에 따라 소정의 패턴을 갖는 내감광성 필름이 형성되게 된다. 이후, 이와 같은 ??은 박판은 에칭 용액에 적셔 불필요한 부분을 제거하게 된다. 이후, 내감광성 필름이 제거되고 박판이 세척된다.Hereinafter, a method of forming the substrate 11 in a lattice form will be described. The lattice substrate 11 is manufactured by a general photoetching technique. First, a photosensitive resist film is formed on an alloy sheet containing iron or iron, and is exposed and developed with light or ultraviolet light using a mask having a predetermined pattern and thus a photosensitive resist film having a predetermined pattern. Will be formed. Thereafter, the thin plate is wetted with an etching solution to remove unnecessary portions. Thereafter, the photosensitive film is removed and the thin plate is washed.

이 경우에, 패턴이 상기 박판의 일측면상에 내감광성 필름 형성되고, 타측면상에 내감광성 필름이 남는 경우에, 격자를 형성하는 금속 부분의 단면 형상은 사다리꼴 또는 삼각형으로 형성된다. 패턴이 상기 표면의 양측에 형성되는 경우에, 격자를 형성하는 금속 부분의 단면 형상은 육각형 또는 마름모꼴로 형성된다. 단면 형상은 제작 방법과 제작 조건에 따라 이와 같은 방법으로 변경되며, 어떠한 형태의 모양으로도 형성될 수가 있다.In this case, when the pattern is formed on the photoresist film on one side of the thin plate, and the photoresist film is left on the other side, the cross-sectional shape of the metal part forming the lattice is formed in a trapezoid or triangle. In the case where the pattern is formed on both sides of the surface, the cross-sectional shape of the metal part forming the lattice is formed into a hexagon or a lozenge. The cross-sectional shape is changed in this way according to the manufacturing method and manufacturing conditions, it can be formed in any shape.

이하, 코팅 필름(12)을 어떻게 형성하는지를 기술한다. 본 방법에 따르면, 나노튜브 섬유 코팅 필름(12)은 기판(11)에 열 CVD에 의해 형성된다. 먼저, 열 CVD 장치는 도 6에 도시한 바와 같이 적외선 램프 가열을 사용하는 대기압 CVD 장치이고, 반응 용기(201)와, 소기 유닛(202)과, 적외선 램프(203)와, 개스 공급 유닛(204)를 가지고 있다.Hereinafter, how to form the coating film 12 is described. According to the method, the nanotube fiber coated film 12 is formed on the substrate 11 by thermal CVD. First, the thermal CVD apparatus is an atmospheric pressure CVD apparatus using infrared lamp heating as shown in FIG. 6, and includes a reaction vessel 201, an scavenging unit 202, an infrared lamp 203, and a gas supply unit 204. Has)

반응 용기(201)는 진공으로 소기될 수가 있는 압력 용기이고, 개스 유입 파이프(207)를 통해 개스 공급 유닛(204)에 연결되어 있으며, 개스 소기 파이프(206)를 통해 소기 유닛(202)에 연결되어 있다. 상기 기판을 그 위에 위치시키는 기판 홀더(205)는 반응 용기내에 설치되어 있다. 상기 기판 홀더(205)에 대향하는 반응 용기(201)의 상면은 석영판을 사용하는 석영창(211)을 갖고 있으며, 적외선 램프(203)가 석영창(2110의 외측에 배치되어 있다. 압력 센서(215)는 상기 반응 용기(201)에 부착되어 상기 반응 용기(201)내의 압력을 측정할 수가 있다.The reaction vessel 201 is a pressure vessel that can be vacuum scavenged and is connected to the gas supply unit 204 via a gas inlet pipe 207 and to the scavenging unit 202 via a gas scavenging pipe 206. It is. A substrate holder 205 for placing the substrate thereon is provided in the reaction vessel. The upper surface of the reaction vessel 201 facing the substrate holder 205 has a quartz window 211 using a quartz plate, and an infrared lamp 203 is disposed outside the quartz window 2110. Pressure sensor 215 may be attached to the reaction vessel 201 to measure the pressure in the reaction vessel 201.

소기 유닛(202)은 진공 펌프(도시되지 않음)와 상기 진공 펌프를 우회하는 우회 파이프를 가지고 있다. 소기 유닛(202)는 불필요한 개스를 제거하기 전후에 진공 펌프로서 상기 진공 용기(201)를 진공으로 소기하고, 공정중에 상기 우회 파이프를 통해서 재료 개스를 배출시킨다. 외기는 상기 소기 포트를 통하여 상기 소기 유닛(202)으로 유입되어서는 않되며, 상기 배출된 재료 개스는 당연히 무해하여야 한다.The scavenging unit 202 has a vacuum pump (not shown) and a bypass pipe for bypassing the vacuum pump. The scavenging unit 202 scavenges the vacuum container 201 with a vacuum pump before and after removing unnecessary gas, and discharges the material gas through the bypass pipe during the process. Outside air should not enter the scavenging unit 202 through the scavenging port, and the discharged material gas should be harmless.

적외선 램프(203)은 반사 거울(217)과 함께 반응 용기(201)의 상부에 부착되어 있고, 상기 적외선 램프(203)으로부터 방출된 적외선은 상기 석영창(211)을 통하여 상기 기판(11)에 조사되어 상기 기판(11)을 가열한다. 상기 기판(11)의 온도 측정용 온도센서(도시되어 있지 않음)는 상기 기판 홀더(205)에 부착되어 있고, 상기 기판(11)의 온도 제어를 위해서 사용된다. 개스 공급 유닛(204)은 소정의 유동비를 갖는 복수개의 개스(개스 A, 개스 B)를 독립적으로 공급할 수가 있으며, 이들 개스를 혼합하여 상기 반응 용기(201)에 개스 혼합물을 도입시킨다.An infrared lamp 203 is attached to the upper portion of the reaction vessel 201 with a reflecting mirror 217, and infrared rays emitted from the infrared lamp 203 are applied to the substrate 11 through the quartz window 211. Irradiated to heat the substrate 11. A temperature sensor (not shown) for measuring the temperature of the substrate 11 is attached to the substrate holder 205 and used for temperature control of the substrate 11. The gas supply unit 204 can independently supply a plurality of gases (gas A, gas B) having a predetermined flow ratio, and mix these gases to introduce a gas mixture into the reaction vessel 201.

이하, 이와 같은 배치를 갖는 상기 열 CVD 장치를 사용하여 코팅 필름(12)을 형성하는 방법을 기술한다.Hereinafter, a method of forming the coating film 12 using the thermal CVD apparatus having such a configuration will be described.

메탄과 수소가 탄소 도입 개스 및 성장 촉직 개스로서 각각 사용된다. 따라서, 열 CVD 장치의 개스 공급 유닛(204)이 메탄과 수소를 공급할 수 있도록 하는 준비가 수행된다. 이후, 기판(11)은 기판 홀더(205)상에 세팅되고, 상기 반응 용기(201)의 내부는 소기 유닛(202)에 의해 약 1Pa의 압력으로 소기된다.Methane and hydrogen are used as the carbon introduction gas and growth catalyst gas, respectively. Thus, preparation is made to enable the gas supply unit 204 of the thermal CVD apparatus to supply methane and hydrogen. Subsequently, the substrate 11 is set on the substrate holder 205, and the inside of the reaction vessel 201 is evacuated to a pressure of about 1 Pa by the scavenging unit 202.

적외선 램프(203)가 켜져서 기판(11)을 가열하고, 소정의 온도로 기판을 일정하게 안정화시킨다. 수소 개스와 메탄 개스를 소정의 비로 혼합하여 형성되는 개스 혼합물은 상기 개스 공급 유닛(204)으로부터 반응 용기(201)로 도입된다. 개스 혼합물이 이와 같이 공급되기 때문에, 반응 용기(201)의 내부는 소정의 기간동안 1atm으로 유지되어 상기 기판(11)의 표면과 격자를 형성하는 금속 부분의 벽 표면(통과공(13)의 벽 표면(14))상에 나노튜브 코팅 필름(12)이 성장되도록 한다. 코팅 필름(12)을 형성하는 과정에 있어서, 상기 기판(11)은 850℃까지 가열되고, 메탄 개스의 농도가 30%이고, 상기 반응 용기(201)의 내부가 1atm으로 유지되도록 메탄 개스와 수소 개스가 공급된다. 이러한 상태는 60분간 유지된다.The infrared lamp 203 is turned on to heat the substrate 11 and to constantly stabilize the substrate at a predetermined temperature. A gas mixture formed by mixing hydrogen gas and methane gas in a predetermined ratio is introduced into the reaction vessel 201 from the gas supply unit 204. Since the gas mixture is thus supplied, the inside of the reaction vessel 201 is maintained at 1 atm for a predetermined period of time so as to form a grid with the surface of the substrate 11 (wall of the through hole 13). Allow nanotube coating film 12 to grow on surface 14). In the process of forming the coating film 12, the substrate 11 is heated to 850 ℃, the concentration of methane gas is 30%, so that the inside of the reaction vessel 201 is maintained at 1 atm methane gas and hydrogen Gas is supplied. This state is maintained for 60 minutes.

소정의 시간이 경과하면, 수소 개스와 메탄 개스의 공급이 중지되고, 적외선 램프(203)가 꺼지며, 반응 용기(201)의 내부는 약 1Pa의 압력으로 진공 소기된다. 반응 용기(201)의 내부는 대기압으로 다시 복구되고, 나노튜브 섬유 코팅 필름(12)으로 형성된 기판(11)이 제거된다. 이와 같은 공정에 의하여, 나노튜브 섬유는 상기 기판(11)과 상기 격자형의 구부러진 로프(rope)를 형성하는 금속 부분의 벽 표면(통과공(13)의 벽 표면(14))으로부터 성장하고, 나노튜브로 형성된 부드러운 표면과 함게 코팅 필름(12)이 형성된다.When a predetermined time elapses, the supply of hydrogen gas and methane gas is stopped, the infrared lamp 203 is turned off, and the inside of the reaction vessel 201 is vacuum scavenged at a pressure of about 1 Pa. The interior of the reaction vessel 201 is restored to atmospheric pressure again, and the substrate 11 formed of the nanotube fiber coated film 12 is removed. By this process, the nanotube fibers grow from the wall surface of the metal part (wall surface 14 of the through hole 13) forming the substrate 11 and the lattice bent rope, The coating film 12 is formed with a smooth surface formed of nanotubes.

이와 같은 방법에 따르면, 전기장이 집중되어 국부적인 전자 방출이 집중되는 돌출부 또는 요부와 같은 불연속적인 부분이 없는 전기장 방사형 전자 방사원이 형성된다. 따라서, 고전류 밀도를 갖는 균일한 전기장 방사를 얻을 수 있고 국부적인 전기장의 집중에 의해 파손이 쉽게 발생하지 않는 전자 방사원이 제작된다.According to this method, the electric field is concentrated to form an electric field radial electron radiation source without discontinuous portions such as protrusions or recesses where local electron emission is concentrated. Thus, an electron radiation source can be produced in which uniform electric field radiation having a high current density can be obtained and breakage does not easily occur due to localized electric field concentration.

비록 메탄 개스가 탄소 도입 개스로서 사용되었지만, 본 발명은 이러한 개스의 종류에만 한정되는 것은 아니며, 탄소를 포함하는 다른 개스가 사용될 수도 있다.Although methane gas is used as the carbon introduction gas, the present invention is not limited to this kind of gas, and other gas containing carbon may be used.

예를 들면, 일산화 탄소가 탄소 도입 개스로서 사용될 수도 있다. 이 경우에, 기판(11)은 650℃까지 가열되며, 일산화 탄소의 농도가 30%인 일산화 탄소와 수소 개스가 공급될 수도 있으며, 반응 용기(201)의 내부는 1atm으로 유지될 수도 있다. 이러한 상태는 약 30분간 유지될 수도 있다. 이와는 다른 실시형태로서, 이산화탄소가 탄소 도입개스로서 사용될 수도 있다. 이 경우에, 기판(11)은 650℃까지 가열되며, 이산화 탄소의 농도가 30%인 리산화 탄소와 수소 개스가 공급될 수도 있으며, 반응 용기(201)의 내부는 1atm으로 유지될 수도 있다. 이러한 상태는 약 30분간 유지될 수도 있다.For example, carbon monoxide may be used as the carbon introduction gas. In this case, the substrate 11 is heated to 650 ° C, carbon monoxide and hydrogen gas having a concentration of carbon monoxide of 30% may be supplied, and the inside of the reaction vessel 201 may be maintained at 1 atm. This state may be maintained for about 30 minutes. As another embodiment, carbon dioxide may be used as the carbon introduction gas. In this case, the substrate 11 is heated to 650 ° C, carbon dioxide and hydrogen gas having a concentration of carbon dioxide of 30% may be supplied, and the inside of the reaction vessel 201 may be maintained at 1 atm. This state may be maintained for about 30 minutes.

이하 본 발명의 제2실시예에 따른 전자 방사 공급원을 기술한다.Hereinafter, an electron emission source according to a second embodiment of the present invention will be described.

본 실시예의 전자 방사공급원은 기판(11)과, 도 1A 및 도 1B에 도시된 제1실시예와 동일한 방법으로 격자를 형성하는 금속 부분을 감싸는 탄소 나노튜브 섬유코팅 필름(12)으로 구성된다. 제2실시예는 기판(11)이 철, 니켈, 코발트, 또는 철, 니켈, 코발트중 최소 어느 하나를 포함하는 금속 합금중 어느 하나의 요소로부터 제조되어지고, 상기 코팅 필름(12)을 형성하는 나노튜브 섬유가 도 7, 8에 도시되어 있는 바와 같이 구부러져 있지 않고, 상기 기판(11)의 표면과 격자를 형성하는 금속 부분의 벽표면으로부터 거의 직각으로 연장되어 있는 점에서 제1실시예와는 다르다. 직각방향으로 연장되어 있다는 것은 상기 격자를 구성하는 금속 부분을 예로 들면, 금속 부분의 상면으로부터 상방향으로 연장되고, 금속부분의 하면으로부터 하방향으로 연장되며, 금속 부분의 측면에서 수평방향으로 연장되어 있다는 것을 의미한다.The electron emission source of this embodiment consists of a substrate 11 and a carbon nanotube fiber coating film 12 surrounding a metal part forming a lattice in the same manner as in the first embodiment shown in FIGS. 1A and 1B. In a second embodiment, the substrate 11 is made of iron, nickel, cobalt, or any one element of a metal alloy comprising at least one of iron, nickel, cobalt, and forms the coating film 12. Unlike the first embodiment, the nanotube fibers are not bent as shown in FIGS. 7 and 8 and extend substantially at right angles from the surface of the substrate 11 and the wall surface of the metal part forming the lattice. different. Extending in a perpendicular direction means that the metal part constituting the lattice is, for example, extending upward from the top surface of the metal part, extending downward from the bottom surface of the metal part, and extending horizontally from the side of the metal part. It means that there is.

도 7은 상부에서 나노튜브 섬유로 감싸여진 기판(110)의 표면을 200배로 촬영하여 확대한 전자 현미경 사진을 나타낸다. 나노튜브 섬유가 상기 기판(11)의 표면으로부터 거의 직각되게 상방향으로 형성되므로, 이들 나노튜브는 도 7에 도시한 바와 같이 흰색의 점과 같이 보인다. 도 8은 상부에서 경사지게 나노튜브 섬유로 감싸여진 기판(110)의 표면을 10,000배로 촬영하여 확대한 전자 현미경 사진을 나타낸다. 도 8은 기판(11)의 표면이 거의 직각의 나노튜브 섬유의 코팅 필름(12)으로 감싸여져 있는 것을 도시하고 있다.FIG. 7 shows an enlarged electron micrograph of the surface of the substrate 110 wrapped with the nanotube fibers at 200 times. Since the nanotube fibers are formed in an upward direction almost perpendicular to the surface of the substrate 11, these nanotubes look like white dots as shown in FIG. FIG. 8 shows an enlarged electron micrograph of the surface of the substrate 110 wrapped with nanotube fibers obliquely at the top by 10,000 times. FIG. 8 shows that the surface of the substrate 11 is wrapped with a coating film 12 of nanotube fibers at approximately right angles.

본 실시예에 따르면, 나노튜브 섬유는 기판(11)의 표면으로부터 거의 직각으로 형성되어 있다. 고전압이 나노튜브 섬유와 기판(11)에 대향한 전극을 가로질러 인가되면, 전기장이 나노튜브 섬유의 말단에 집중되어, 전자가 나노튜브 섬유 말단으로부터 전기장에 의해 방출된다. 이 경우에, 나노튜브 섬유가 격자를 형성하는금속 부분의 주위에서 금속 부분이 균일하게 성장하므로, 전자 방사원의 표면은 부드럽게 형성된다. 결과적으로, 균일한 전기장 전자 방사가 고밀도 전류와 함께 얻어지고, 국부적인 전기장 집중에 의한 파손이 발생하지 않는다. 따라서, 설사 전자 방사 부분이 격자를 형성하기 때문에 국부적인 전기장 집중의 발생에 의해 파손이 발생한다고 하더라도, 연속적인 파손으로 쉽게 이어지지는 않는다.According to this embodiment, the nanotube fibers are formed at almost right angles from the surface of the substrate 11. When a high voltage is applied across the nanotube fibers and the electrode opposite the substrate 11, the electric field is concentrated at the ends of the nanotube fibers, so that electrons are emitted by the electric field from the nanotube fiber ends. In this case, since the metal part grows uniformly around the metal part in which the nanotube fibers form a lattice, the surface of the electron radiation source is smoothly formed. As a result, uniform electric field electron radiation is obtained with high density current, and no breakage by local electric field concentration occurs. Therefore, even if breakage occurs due to the occurrence of local electric field concentration because the electron-radiating portion forms a lattice, it does not easily lead to continuous breakage.

본 실시예에서는 또한, 통과공(13)의 배치와, 통과공(13)의 개구 형상과, 기판(11)의 격자 부분의 단면 형상이 도 7, 8에 도시된 형상과 같이 제한되지는 않는다. 코팅 필름(12)은 각각의 두께가 약 10nm 또는 그 이상이고 1μm 또는 그 이하인 탄소 나노튜브 섬유로 형성된 약 10μm-30μm의 두께를 갖는 필름일 경우에 그 자체로서 충분하다.In this embodiment, the arrangement of the through holes 13, the opening shape of the through holes 13, and the cross-sectional shape of the lattice portion of the substrate 11 are not limited as shown in Figs. . The coating film 12 is sufficient by itself in the case of a film having a thickness of about 10 μm-30 μm each formed of carbon nanotube fibers having a thickness of about 10 nm or more and 1 μm or less.

이하, 상기 전자 방사원을 제작하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method for producing the electron radiation source will be described.

본 방법에 따르면, 탄소 나노튜브 섬유 코팅 필름(12)은 극초단파 플라즈마 CVD에 의해 기판(11)상에 형성되어, 전자 방사원이 제작되게 된다. 극초단파 플라즈마 CVD로서, 나노튜브 섬유 코팅 필름(12)의 형성은 상기 기판(11)이 철 또는 철을 함유한 합금으로부터 제조되는 것으로 단지 한정되지는 않는다. 철, 니켈, 코발트 또는 철 니켈, 코발트로부터 선택된 최소 하나의 요소를 포함하는 합금중 선택된 어느 하나의 요소인 경우에, 어느 재료가 사용될 수가 있다. 이러한 실시예에서, 0.05mm-0.26mm의 두께를 갖는 42-6 합금 박판이 제1실예에서와 동일한 방법으로 제작비용과 재료의 입수 가능성을 고려하여 사용되었다. 상기 금속을 사용하는 기판(11)을 제작하는 방법은 제1실시예에서 기술된 제작 방법과 동일하고, 따라서이러한 제작방법의 상세한 설명을 생략하였다.According to the method, the carbon nanotube fiber coating film 12 is formed on the substrate 11 by microwave plasma CVD, thereby producing an electron radiation source. As the microwave plasma CVD, the formation of the nanotube fiber coating film 12 is not limited only to that the substrate 11 is made from iron or an alloy containing iron. In the case of any one element selected from iron, nickel, cobalt or an alloy comprising at least one element selected from iron nickel, cobalt, any material may be used. In this embodiment, a 42-6 alloy sheet having a thickness of 0.05 mm-0.26 mm was used in the same manner as in the first example, taking into account the manufacturing cost and the availability of the material. The method of fabricating the substrate 11 using the metal is the same as the fabrication method described in the first embodiment, and thus the detailed description of such fabrication method is omitted.

이하. 코팅 필름(12)을 형성하는 방법을 기술한다. 본 방법에 따르면, 나노튜브 섬유 코팅 필름(12)은 극초단파 플라즈마 CVD에 의해 기판(11)상에 형성된다. 먼저, 코팅 필름(12)을 형성하는 극초단파 플라즈파 CVD 장치를 기술한다. 이러한 극초단파 플라즈마 CVD 장치는 도 9에 도시된 바와 같이, 반응 용기(301)와, 진공 소기 유닛(302)와 , 극초단파 전원 공급원(303)과, 바이어스 전원 공급원(304)과, 개스 공급 유닛(305)를 가지고 있다.Below. A method of forming the coating film 12 is described. According to the method, the nanotube fiber coating film 12 is formed on the substrate 11 by microwave plasma CVD. First, an microwave plasma wave CVD apparatus for forming the coating film 12 is described. As shown in FIG. 9, the microwave plasma CVD apparatus includes a reaction vessel 301, a vacuum scavenging unit 302, a microwave power supply 303, a bias power supply 304, and a gas supply unit 305. Has)

하부 전극(308)과 상부 전극(309)은 금속 재질의 반응 용기(301)내에서 서로 평행하게 소정의 간격으로 이격되어 있다. 상하부 전극(309, 308)은 바이어스 전원 공급원(304)의 음극과 양극측에 각각 연결되어 있다. 석영판을 사용하는 한쌍의 석영 창(311, 312)은 상하부 전극(309, 308)에 사이의 영역에 연장되는 위치에서 반응 용기(301)의 측벽에 제공되어 있다. 석영창(3110의 외측은 웨이브가이드(313)을 통해서 전원 공급원(303)에 연결되어 있고, 석영창(312)의 외측은 일단이 폐쇄된 웨이브가이드(314)에 부착되어 있다.The lower electrode 308 and the upper electrode 309 are spaced apart at predetermined intervals in parallel with each other in the reaction vessel 301 made of metal. The upper and lower electrodes 309 and 308 are connected to the cathode and anode sides of the bias power supply 304, respectively. A pair of quartz windows 311 and 312 using a quartz plate are provided on the side wall of the reaction vessel 301 at a position extending in the region between the upper and lower electrodes 309 and 308. The outer side of the quartz window 3110 is connected to the power supply source 303 through the wave guide 313, and the outer side of the quartz window 312 is attached to the wave guide 314 whose one end is closed.

반응 용기(301)은 소기 파이프(306)을 통하여 진공 소기 유닛(302)에 연결되어 있고, 그 내부는 진공 소기 유잇(302)에 의해 진공으로 소기되어 있다. 반응 용기(301)는 또한 개스 유입 파이프(307)을 통해서 개스 공급 유닛(305)에 연결되어 있고, 상기 개스 공급 유닛(305)로부터 공급된 개스는 진공 소기 반응 용기(301)로 도입된다 압력 센서(315)는 반응 용기(301)에 부착되어 있어서 반응 용기(301)내의 압력을 측정한다.The reaction vessel 301 is connected to the vacuum scavenging unit 302 through the scavenging pipe 306, and the inside thereof is vacuumed by the vacuum scavenging unit 302. The reaction vessel 301 is also connected to the gas supply unit 305 through the gas inlet pipe 307, and the gas supplied from the gas supply unit 305 is introduced into the vacuum scavenging reaction vessel 301. Pressure sensor 315 is attached to the reaction vessel 301 to measure the pressure in the reaction vessel 301.

진공 소기 유닛(302)는 상기 개스 공급 유닛(305)으로부터 공급된 개스를 소기하여 반응 용기(301)의 내부를 소정의 압력으로 설정한다. 극초단파 전원 공급원(303)은 미리 조정된 전원으로 2.45GHz의 주파수를 갖는 극초단파를 출력하여, 극초단파 전원을 웨이브가이드(313)을 통하여 반응 용기(301)로 공급한다. 바이어스 전원 공급원(304)은 미리 설정된 DC 전압을 상하 전극(309, 308)에 공급하여 음극체에 연결되어 있는 하부 전극(308)과 함께 평행한 전기장을 발생시킨다. 전원 공급 유닛(305)은 소정의 유동비로 복수의 개스 A와 개스 B를 각각 공급하고, 이 개스를 혼합하며, 상기 개스 혼합물을 상기 반응 용기(301)에 공급한다.The vacuum scavenging unit 302 purges the gas supplied from the gas supply unit 305 and sets the inside of the reaction vessel 301 to a predetermined pressure. The microwave power supply source 303 outputs microwaves having a frequency of 2.45 GHz with a preset power supply, and supplies microwave power to the reaction vessel 301 through the wave guide 313. The bias power supply 304 supplies a predetermined DC voltage to the upper and lower electrodes 309 and 308 to generate a parallel electric field together with the lower electrode 308 connected to the cathode body. The power supply unit 305 supplies a plurality of gas A and gas B, respectively, at a predetermined flow ratio, mixes these gases, and supplies the gas mixture to the reaction vessel 301.

이하, 극초단파 플라즈마 CVD 장치를 사용함으로서 코팅 필름(12)을 형성하는 방법을 설명한다. 메탄과 수소가 탄소 도입 개스와 성장 촉진 개스로서 각각 사용되었다. 따라서, 플라즈마 CVD 장치의 개스 공급 유닛(305)가 메탄(개스 A)과 수소(개스 B)를 각각 공급할 수 있는 준비가 수행된다. 이후 기판(11)은 플라즈마 CVD 장치의 하부 전극에 세팅되고, 반응 용기(301)의 내부는 진공 소기 유닛(302)에 의해 소정의 압력으로 진공으로 소기된다.Hereinafter, a method of forming the coating film 12 by using the microwave plasma CVD apparatus will be described. Methane and hydrogen were used as carbon feed gas and growth promoter gas, respectively. Thus, preparation is performed in which the gas supply unit 305 of the plasma CVD apparatus can supply methane (gas A) and hydrogen (gas B), respectively. Subsequently, the substrate 11 is set on the lower electrode of the plasma CVD apparatus, and the inside of the reaction vessel 301 is evacuated to vacuum at a predetermined pressure by the vacuum scavenging unit 302.

개스 공급 유닛(305)은 수소 개스를 반응 용기(301)과에 공급하고, 극초단파 전원 공급원(303)은 극초단파 전원을 반응 용기(301)에 공급하여 플라즈마(316)를 발생시킨다. 이와 동시에, 바이어스 전원(304)은 DC 전압을 출력하여 바이어스 전압을 상하 전극(309, 308)에 인가하여, 음극측에 연결되어 있는 하부 전극(308)과 함께 평행한 전기장을 발생시킨다. 기판(11)의 표면은 이온 충돌에 의해서 청소되고 정화된다. 이러한 과정은 500W의 극초단파 전원과, 150V의 바이어스 전압과,1,000Pa의 압력으로 15분동안 수행된다. 비록 상기 기판(110)의 표면을 청소하고 정화하는 것이 필수 불가결한 것이 아니지만, 이러한 공정은 발생하게 될 나노튜브 섬유의 전자빔 방사 특성을 향상시키기 때문에 상기 공정을 수행하는 것이 바람직하다.The gas supply unit 305 supplies hydrogen gas to the reaction vessel 301, and the microwave power supply source 303 supplies the microwave power to the reaction vessel 301 to generate the plasma 316. At the same time, the bias power supply 304 outputs a DC voltage to apply the bias voltage to the upper and lower electrodes 309 and 308 to generate a parallel electric field together with the lower electrode 308 connected to the cathode side. The surface of the substrate 11 is cleaned and cleaned by ion bombardment. This process is carried out for 15 minutes with a 500 W microwave power supply, 150 V bias voltage and 1,000 Pa pressure. Although cleaning and purifying the surface of the substrate 110 is not indispensable, it is desirable to carry out the process because this process improves the electron beam emission characteristics of the nanotube fibers to be generated.

이후, 개스 공급 유닛(305)은 메탄 개스와 수소 개스를 반응 용기(301)에 일정한 비로 도입시키고, 극초단파 전원 공급원(303)은 극초단파 전원을 반응 용기(301)에 공급하여, 플라즈마(316)를 발생시킨다.Thereafter, the gas supply unit 305 introduces methane gas and hydrogen gas into the reaction vessel 301 at a constant ratio, and the microwave power supply 303 supplies microwave power to the reaction vessel 301 to supply the plasma 316. Generate.

이와 동시에, 바이어즈 전원 공급원(304)은 DC 전압을 출력하여 바이어스 전압이 상하 전극(309, 308)에 인가되도록 한다. 결과적으로, 나노튜브 섬유 코팅 필름(12)은 기판(11)의 표면과 격자를 구성하는 금속 부분의 벽표면(통과공(13)의 벽표면(14))에서 성장한다.At the same time, the bias power supply 304 outputs a DC voltage so that the bias voltage is applied to the upper and lower electrodes 309 and 308. As a result, the nanotube fiber coating film 12 grows on the surface of the substrate 11 and on the wall surface of the metal part constituting the lattice (wall surface 14 of the through hole 13).

코팅 필름(12)을 형성하는 공정은 500W의 극초단파전원과, 250V의 바이어스 전압을 인가하고 200Pa-2,000Pa의 압력을 유지한 상태에서, 20% 농도의 메탄 개스를 30분동안 공급함으로서 수행된다. 이시간에, 상기 기판(11)은 극초단파에 의해 500℃-650℃의 온도까지 가열된다. 바이어스 전압이 인가되지 않는 경우, 나노튜브 섬유는 형성되지 않을 수도 있으며, 흑연 코팅 필름이 바람직하지 않은 방향으로 형성될 수도 있다. 따라서, 바이어스 전압의 인가는 필수불가결 하다.The process of forming the coating film 12 is performed by supplying 20% concentration of methane gas for 30 minutes while applying a microwave power source of 500 W, a bias voltage of 250 V, and maintaining a pressure of 200 Pa-2,000 Pa. At this time, the substrate 11 is heated to a temperature of 500 ° C-650 ° C by microwaves. If no bias voltage is applied, the nanotube fibers may not be formed and the graphite coated film may be formed in an undesirable direction. Therefore, the application of the bias voltage is indispensable.

상기 공정후에, 반응 용기(301)의 내부는 소정의 압력으로 진공 소기되고, 재료 개스가 소기된다. 이후, 반응 용기(301)의 내부는 대기압으로 다시 회복되고, 나노튜브 섬유 코팅 필름(12)으로 형성된 기판(11)은 상기 반응 용기(301)으로부터 제거된다. 이와 같은 공정에 의해서, 탄소 나노튜브 섬유는 기판(11)의 표면과 격자를 형성하는 금속 부분의 벽 표면으로부터 거의 직각으로 성장하여, 나노튜브 섬유에 의해 구성되는 부드러운 표면을 갖는 코팅 필름(12)이 형성된다. 결과적으로, 국부적인 전자 방사를 쉽게 야기하지 않는 전기장 방출형 전자 방사원이 형성된다.After the above process, the inside of the reaction vessel 301 is vacuum scavenged at a predetermined pressure, and the material gas is scavenged. Thereafter, the inside of the reaction vessel 301 is restored to atmospheric pressure again, and the substrate 11 formed of the nanotube fiber coating film 12 is removed from the reaction vessel 301. By this process, the carbon nanotube fibers grow almost perpendicularly from the surface of the substrate 11 and the wall surface of the metal part forming the lattice, so that the coating film 12 having a smooth surface composed of the nanotube fibers is formed. Is formed. As a result, an electric field emission electron radiation source is formed that does not easily cause local electron radiation.

상기 설명에서. 메탄 개스가 탄소 도입개스로 사용되었으나, 본 발명은 이 개스에만 한정되지는 않고 다른 탄소를 함유한 개스가 사용될 수도 있다. 예를 들면, 아셀틸렌 개스가 탄소 도입 개스로서 사용될 수도 있다. 이 경우에, 아세틸렌 개스와 수소 개스의 비는 아세틸렌 개스의 농도가 30%가 되는 선에서 설정된다. 이것만을 제외하고는 메탄 개스를 사용하는 상기 경우의 조건과 같은 동일한 조건이 사용될 수도 있다. 기판(11) 표면의 청소와 정화를 위해 사용되는 개스는 수소 개스로 한정되지 않으며 헬륨 또는 아르곤 개스와 같은 희유 개스(rare gas)가 사용될 수도 있다.In the above description. Although methane gas was used as the carbon introduction gas, the present invention is not limited to this gas, but gas containing other carbon may be used. For example, acetylethylene gas may be used as the carbon introduced gas. In this case, the ratio of acetylene gas and hydrogen gas is set at a line at which the concentration of acetylene gas is 30%. Except for this, the same conditions as those in the above case using methane gas may be used. The gas used for cleaning and purifying the surface of the substrate 11 is not limited to hydrogen gas, and rare gas such as helium or argon gas may be used.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 나노튜브 섬유가 기판의 표면과 통과공의 벽 표면을 감싸는 부드러운 기판의 표면을 형성하기 때문에, 전기장이 표면에 균일하게 인가되게 된다. 따라서. 전기장 방출 전자가 국부적으로 방사되지 않고 동일한 수준으로 균일하게 방사되어 균일한 전기장 전자 방사가 고밀도 전류를 가지면서 얻어질 수가 있다. 국부적인 전기장 집중이 용이하게 발생하지 않으므로, 전기장의 힘이 증가하여 발광력을 증가시킨다고 하더라도, 파손이 쉽게 발생하지는않는다. 파손이 발생한다고 하더라도, 전자 방사 부분이 격자를 형성하므로 연속적인 파손이 쉽게 발생하지는 않는다.As described above, according to the present invention, since the nanotube fibers form the surface of the smooth substrate surrounding the surface of the substrate and the wall surface of the through hole, the electric field is uniformly applied to the surface. therefore. The field emission electrons are not emitted locally but are emitted uniformly at the same level so that uniform electric field electron radiation can be obtained with a high density of current. Since local electric field concentration does not easily occur, even if the electric field force increases to increase the luminous power, breakage does not easily occur. Even if breakage occurs, continuous breakage does not easily occur since the electron-emitting portion forms a lattice.

나노튜브 섬유 코팅 필름이 기판에 직접 형성되기 때문에, 조립 공정이 제작에서 제외될 수가 있고, 따라서 비용을 절감하게 된다.Since the nanotube fiber coated film is formed directly on the substrate, the assembly process can be eliminated from manufacturing, thus saving costs.

Claims (18)

전자 방사원에 있어서:For electron radiation sources: 주요 구성 요소로서 나노튜브 섬유용 성장핵 역할을 하는 금속 성분을 함유하는 재료로 제작되고, 복수개의 통과공(13)을 갖는 기판(11)과;A substrate 11 made of a material containing a metal component serving as a growth nucleus for nanotube fibers as a main component and having a plurality of through holes 13; 상기 기판(11)의 표면과 상기 통과공(13)의 벽표면상에 형성된 나노튜브에 의해 구성되는 코팅 필름(12)을 구비한 것을 특징으로 하는 전자 방사원.And a coating film (12) composed of nanotubes formed on the surface of the substrate (11) and on the wall surface of the through hole (13). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 코팅 필름을 구성하는 상기 나노튜브 섬유는 탄소로 제작되는 것을 특징으로 하는 전자 방사원.Electron radiation source, characterized in that the nanotube fibers constituting the coating film is made of carbon. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은 철 또는 철을 포함하는 합금중 어느 하나로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 전자 방사원.And the substrate is made from any one of iron or an alloy containing iron. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 나노튜브 섬유는 구부러져서 상기 기판의 노출된 표면을 감싸는 것을 특징으로 하는 전자 방사원.And the nanotube fibers are bent to enclose the exposed surface of the substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은 철, 니켈, 코발트 및 철, 니켈, 코발트로부터 선택된 최소 하나의 요소를 함유하는 합금으로 된 그룹으로부터 선택된 하나의 요소로부터 제작된 것을 특징으로 하는 전자 방사원.And the substrate is fabricated from one element selected from the group consisting of iron, nickel, cobalt and an alloy containing at least one element selected from iron, nickel, cobalt. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 나노튜브 섬유는 상기 기판의 표면과 상기 통과공의 벽 표면으로부터 거의 직각으로 연장되어 상기 기판의 표면을 감싸는 것을 특징으로 하는 전자 방사원.And the nanotube fibers extend substantially perpendicular to the surface of the substrate and the wall surface of the through hole to surround the surface of the substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은 다수의 통과공을 갖는 격자형으로 형성된 것을 특징으로 하는 전자 방사원.The substrate is an electron radiation source, characterized in that formed in a grid having a plurality of through holes. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 코팅 필름은 10nm 이상-1μm 이하의 두께 및 1μm이상-100μm 이하의 길이를 각각 갖는 나노튜브로부터 10μm-30μm의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 전자 방사원.The coating film is an electron radiation source, characterized in that formed from a thickness of 10μm to 30μm from the nanotubes each having a thickness of 10nm or more-1μm or less and a length of 1μm or more-100μm or less. 전자 방사 모듈에 있어서:In the electromagnetic radiation module: 기판 전극(106b)과;A substrate electrode 106b; 진공 분위기에서 상기 기판 전극상에 정렬되어 있고,Aligned on the substrate electrode in a vacuum atmosphere, 주요 구성 요소로서 나노튜브 섬유용 성장핵 역할을 하는 금속 성분을 함유하는 재료로 제작되고, 복수개의 통과공(13)을 갖는 기판(11)과, 상기 기판(11)의 표면과 상기 통과공(13)의 벽표면상에 형성된 나노튜브에 의해 구성되는 코팅 필름(12)을 포함하는 전자 방사원(10)과;The substrate 11 is made of a material containing a metal component serving as a growth nucleus for nanotube fibers as a main component, and has a plurality of through holes 13, the surface of the substrate 11 and the through holes ( An electron radiation source 10 comprising a coating film 12 constituted by nanotubes formed on the wall surface of 13); 상기 전자 방사원의 외면을 감싸고, 고전압이 상기 기판 전극을 가로질로 인가되는 격자 하우징(106)을 구비한 것을 특징으로 하는 전자 방사 모듈.And a lattice housing (106) surrounding the outer surface of said electron radiation source, wherein a high voltage is applied across said substrate electrode. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 전자 방사원의 기판 전극은 철 또는 철을 포함하는 합금중 어느 하나로부터 제조되고,The substrate electrode of the electron radiation source is made from any one of iron or an alloy containing iron, 상기 전자 방사원의 상기 나노튜브 섬유는 탄소로 제작되며, 구부러져서 상기 기판의 노출된 표면을 감싸는 것을 특징으로 하는 전자 방사 모듈.And the nanotube fibers of the electron emission source are made of carbon and bent to surround the exposed surface of the substrate. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 전자 방사원의 상기 기판은 철, 니켈, 코발트 및 철, 니켈, 코발트로부터 선택된 최소 하나의 요소를 함유하는 합금으로 된 그룹으로부터 선태된 하나의 요소로부터 제작되고,The substrate of the electron radiation source is fabricated from one element selected from the group consisting of iron, nickel, cobalt and an alloy containing at least one element selected from iron, nickel, cobalt, 상기 전자 방사원의 상기 나노튜브 섬유는 상기 기판의 표면과 상기 통과공의 벽 표면으로부터 거의 직각으로 연장되어 상기 기판의 표면을 감싸는 것을 특징으로 하는 전자 방사 모듈.And the nanotube fibers of the electron emission source extend substantially perpendicular to the surface of the substrate and the wall surface of the through hole to surround the surface of the substrate. 전자 방사원의 제작 방법에 있어서,In the production method of the electron radiation source, 철 및 철을 포함하는 합금중 어느 하나로 제작되고 다수의 통과공(13)을 갖는 기판(11)을 소정의 농도를 갖는 탄소 혼합 개스를 함유하는 재료 개스의 분위기에 배치하는 단계와;Placing a substrate 11 made of any one of iron and an alloy containing iron and having a plurality of through holes 13 in an atmosphere of a material gas containing a carbon mixed gas having a predetermined concentration; 상기 기판을 소정의 온도로 가열하고, 상기 기판을 소정 시간동안 고정하는 단계를 구비하여, 상기 기판의 표면과 상기 통과공의 벽표면으로부터 구부러진 상태로 나노튜브 섬유가 성장하도록 하여 코팅 필름(12)을 형성함으로써 상기 기판의 표면과 상기 통과공의 벽표면을 감싸는 것을 특징으로 하는 전자 방사원 제조 방법.And heating the substrate to a predetermined temperature and fixing the substrate for a predetermined time, thereby allowing the nanotube fibers to grow in a bent state from the surface of the substrate and the wall surface of the through hole. And forming a surface of the substrate and the wall surface of the through-hole. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 재료 개스는 필수적으로 탄소 도입 개스로서 메탄개스와 성장 촉진개스로서 수소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 방사원 제조 방법.Wherein said material gas consists essentially of methane gas as carbon introduction gas and hydrogen as growth promoting gas. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 나노튜브 섬유에 의해 구성되는 코팅 필름은 열 CVD(Chemical Vapor Deposition: 화학기상증착) 장치를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 방사원을 제조 방법.The coating film composed of the nanotube fibers is formed using a thermal chemical vapor deposition (CVD) apparatus. 전자 방사원의 제작 방법에 있어서,In the production method of the electron radiation source, 철, 니켈, 코발트 및 철, 니켈, 코발트중 최소 하나의 요소를 함유하는 합금으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 요소로부터 제작되고 다수의 통과공(13)을 갖는 기판(11)을 소정의 농도를 갖는 탄소 혼합 개스를 함유하는 소정 압력의 재료 개스의 분위기에 배치하는 단계와;A substrate 11 having a plurality of through holes 13 and made from any one element selected from the group consisting of iron, nickel, cobalt and an alloy containing at least one of iron, nickel, and cobalt may have a predetermined concentration. Placing in an atmosphere of a material gas of a predetermined pressure containing a carbon mixed gas having; 평행한 전기장 하에서 극초단파의 글로우 방전(glow discharge)을 사용하여 소정의 시간동안 재료 개스를 플라즈마로 플라즈마화하는 단계를 포함하여, 상기 기판의 표면과 상기 통과공의 벽표면으로부터 나노튜브 섬유를 성장시켜 상기 기판의 노출된 표면을 감싸는 코팅 필름을 형성시키는 것을 특징으로 하는 전자 방사원을 제조 방법.Plasma forming the material gas from the surface of the substrate and the wall surface of the through hole, including plasmaizing the material gas for a predetermined time using microwave glow discharge under a parallel electric field. Forming a coating film surrounding the exposed surface of the substrate. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 수소 개스와 희유 개스중 어느 하나의 소정 압력 분위기와 평행한 전기장하에서 극초단파의 글로우 방전을 사용하여 상기 수소 개스와 상기 희의 개스중 어느 하나를 플라즈마화하는 단계를 더 포함하여 상기 기판의 노출된 표면을 이온 충돌에 의해 청소 및 정화하는 것을 특징으로 하는 전자 방사원 제조 방법.Plasma-forming any one of the hydrogen gas and the rare gas using microwave glow discharge under an electric field parallel to a predetermined pressure atmosphere of either the hydrogen gas or the rare gas. Method for producing an electron radiation source, characterized in that for cleaning and purification by ion bombardment. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 재료 개스는 필수적으로 탄소 도입개스로서 메탄과 성장 촉진개스로서 수소를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 방사원 제조 방법.And the material gas essentially comprises methane as a carbon introduction gas and hydrogen as a growth promoting gas. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 나노튜브에 의해 구성되는 코팅 필름은 극초단파 플라즈마 CVD 장치를 사용함으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 방사원 제조 방법.The coating film constituted by the nanotubes is formed by using a microwave plasma CVD apparatus.
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